基于光滑变形隐式曲线的模型重构、应力分析与优化设计一体化方法

摘要

为克服传统计算机辅助结构优化设计方法中几何建模、力学性能分析和优化设计3个阶段相互割裂和模型转换耗时费力的不足,提出一种基于光滑变形隐式曲线的一体化优化设计方法.首先借鉴扩展超二次曲线的构建思想,定义一种参数少且变形能力强的隐式光滑曲线,并结合R函数对待优化结构进行模型重构;然后利用有限胞元分析方法,在固定网格下对所重构的隐式模型进行高精度应力分析;最后建立起包含von Mises应力约束的以体积最小化为目标的结构优化模型,并推导出相应的灵敏度解析计算公式.通过对典型支架结构实施模型重构、应力分析和优化设计,验证了文中方法的有效性.